专利名称：增益可调的微球背投影屏幕的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及微球背投影屏幕，具体涉及带有不同折射率微球的背投影屏幕。
背景技术：
基于嵌入非透明基质中的玻璃微球(或微粒)的背投影显示屏越来越广泛地用于各种用途，例如大屏幕电视。背投影屏幕是一种片状光学元件，它具有朝光学投影设备图像表面放置的一层相对较薄的观看层。这种屏幕能观看投影设备聚焦在该图像表面上的实像。相应于投影设备形成的图像表面而言，所述观看层通常是平面层。当投影设备的图像表面是非平面的时，它也可以具有其它形状。该屏幕可作为滤波器以削弱、阻断或漫射非投射图像一部分的光线，并将投射图像的光线部分由其背面传输至其正面。该屏幕以这种方式使观看者在从正面观看时能看到投射的图像。
在一种典型的结构中，在非透明的粘合剂材料中嵌入透明微球，微球的背面暴露在投影设备发出的光线中。微球的正面部分伸入该非透明的粘合剂材料中与屏幕基片相接触。各个微球和基片的接触区域构成光学小孔。由于微球空隙中粘合剂不透明的缘故，各个光学小孔周围的区域是不透明的并且较好是黑色的。结果，入射至这些区域中的环境光被吸收。
发明的概述在某些情况下，需要提供微球背投影屏幕，它对于一种用途具有特定增益或观看角，还需要提供微球背投影屏幕，它对于一种或多种其它用途具有不同的增益或观看角，所有这些屏幕均使用相同的微球。例如，由于库存的缘故屏幕制造厂家对微球折射率的挑选余地有限，或者由于其它原因仅优选采用某些折射率的微球，但同时得满足顾客对增益、观看角或其它性能特性不同的屏幕的要求。本发明提供一种解决方案。在本发明中，可决定背投影屏幕的结构，将两种或多种具有不同折射率的预定类型的微球以不同的比例混合，在预定的范围内调节增益、观看角或其它性能特性。
本发明不仅认识到混合不同折射率的微球可调节增益和其它屏幕性能，还认识到可改进或选择屏幕结构，从而使选用的微球产生高性能屏幕，而与混合比无关。本发明还提供一种对给定屏幕结构选择微球折射率的方法，使得屏幕性能调节具有很高的预测性，同时保持相对高的透射性。因此，本发明提供带有两种或多种不同折射率微球的背投影屏幕，并且能在宽范围内调节这些屏幕的增益和观看角，而不会明显牺牲透射率(throughput)。
本发明的一个方面提供一种微球背投影屏幕的制备方法。该方法包括决定模型屏幕的结构，所述结构包括透射可见光的基片、置于该基片上的可见光吸收材料、一层部分嵌入所述可见光吸收材料中并且露出一面的许多微球、以及任选的置于所述微球露出表面上的外涂层。所述方法还包括计算该模型屏幕结构的透射率与微球折射率的关系，从而得到最大理论透射率。所述方法还包括决定微球折射率的范围，从而当该范围内的任何折射率作为微球折射率用于所述模型屏幕结构中时，均能使算得的屏幕透射率为最大理论透射率的90％或更高。最后，所述方法还包括在所述决定的范围内挑选具有第一折射率的第一种微球，在所述决定的范围内挑选具有第二折射率的第二种微球，所述第二折射率不同于所述第一折射率，混合并分散一定比例的第一种微球和第二种微球，形成基本均匀的微球分散层用于其结构与所述模型屏幕结构在功能上一致的微球背投影屏幕。术语“功能上一致”是指一种微球背投影屏幕，其结构与模型屏幕基本相同(除了它包括多种微球而非单种微球以外)，但是在层厚、折射率和其它性能方面可存在微小区别。
本发明的另一方面提供一种微球背投影屏幕的制造方法，包括提供具有第一折射率的许多第一种微球，提供具有第二折射率的许多第二种微球，决定模型屏幕的结构。所述模型屏幕的结构包括透射可见光的基片、置于所述基片上的可见光吸收材料、一层部分嵌入所述可见光吸收材料中并露出一面的许多微球、和任选的置于所述微球露出面上的外涂层，对于给定的微球折射率所述模型屏幕结构具有最大理论透射率，决定模型屏幕结构从而当具有第一折射率的微球和具有第二折射率的微球作为微球层时，形成的屏幕的理论透射率是所述最大理论透射率的约90％或更高。随后可以一定的比例混合并分散第一种微球和第二种微球，形成均匀的微球层用于与模型屏幕结构基本相同的微球背投影屏幕。
本发明的另一方面提供一种背投影屏幕，它包括微球屏幕结构，所述结构包括的透射可见光的基片，置于该基片上的可见光吸收材料，和一层嵌入该可见光吸收材料中并露出其一部分的微球层，所述微球屏幕结构具有一个最大透射率，获得最大透射率的微球折射率用nTmax表示，所述微球层包括许多具有第一折射率的第一种微球和许多具有第二折射率的第二种微球，所述第一折射率在nTmax±0.05(包括两个端值)的范围内，所述第二折射率小于所述第一折射率。
本发明的另一方面提供一种背投影屏幕，它包括微球屏幕结构，所述结构包括透射可见光的基片，置于该基片上的可见光吸收材料，和一层嵌入该可见光吸收材料中并露出其一部分的微球层，所述微球屏幕结构具有一个最大透射率，nT表示获得最大透射率的微球折射率，na-nb限定的微球折射率范围包括nT和能使算得的透射率为所述最大理论透射率的约90％或更高的所有其它折射率，所述微球层包括许多折射率约为na的第一种微球和许多折射率约为nb的第二种微球。
本发明的另一方面提供一种背投影屏幕，它包括透射可见光的基片，置于该基片上的可见光吸收材料，和一层嵌入该可见光吸收材料中并露出微球至空气界面的微球层，所述微球层基本由折射率约为1.65的微球和折射率约为1.5的微球的均匀分散体组成。
本发明的再一方面提供一种背投影屏幕，它包括透射可见光的基片，置于该基片上的可见光吸收材料，和一层嵌入该可见光吸收材料中并露出微球至空气界面的微球层，所述微球层基本由折射率约为1.65的微球和折射率约为1.5的微球的均匀分散体组成，所述背投影屏幕的增益相当于具有相同结构但是仅具有单一微球的理论屏幕的增益，所述单一微球仅包括折射率约等于(1.65a+1.5b)/(a+b)的微球，其中a∶b是1.65折射率微球与1.5折射率微球之比。
附图简述下面结合附图对本发明各种实例的详细描述有助于更彻底地理解本发明，附图中
图1是双微球背投影屏幕的部分侧面示意图；图2是可用于设定性能特性的微球背投影屏幕结构的部分侧面示意图；图3(a)是一种具体的单一微球背投影屏幕结构的相对透射率对微球折射率的关系图；图3(b)显示数种不同背投影屏幕结构中相对透射率与微球折射率的关系。
尽管本发明可具有各种改进和变换的方式，但是已经用附图中实施例方式显示的本发明细节将在下面作更详细地说明。但是，应理解这些描述不欲将本发明限制在描述的具体实例范围内。相反，本发明包括在本发明精神和范围内的所有改进、等同和变换。
详细描述本发明提供一种含至少两种不同折射率微球的微球背投影屏幕。本发明还提供选择两种或多种微球的折射率、将其以一定比例混合以获得一种或多种预定的或者其它所需的性能特性的方法。例如，可混合两种不同的微球以获得特定的增益，同时保持相对高的峰值透射率。对于带两种或多种不同折射率微球的背投影屏幕，本发明可用于决定对给定的屏幕结构应采用怎样的微球折射率、用于决定对两种或多种给定的微球折射率应采用怎样的屏幕结构、用于决定应采用怎样的微球折射率范围才能保持足够高的透射率并能在所需的范围内调节增益、用于决定应使用怎样的屏幕结构和微球折射率才能制得具有所需增益(或在所需范围内可调节的增益)的屏幕同时保持足够高的透射率等等。
出于本发明的目的，将“增益”定义为屏幕的同轴亮度与具有相同整体入射光的Lambertian光源的同轴亮度之比。将“透射率”定义为透过屏幕的法向(即轴向)入射光的分数(或百分数)。
根据本发明，通过使用基本均匀地混合在屏幕微球层中的两种或多种不同折射率的微球可调节背投影屏幕的增益，并且挑选微球的折射率使透射率等于或接近给定微球背投影屏幕的最大理论透射率。因此，本发明通过以不同的量混合不同折射率的微球、通过挑选微球折射率以获得对于一定的增益或所需调节的增益范围的足够高的透射率、以及通过改进或挑选屏幕结构从而在保持可接受的透射率的同时调节增益，最终调节背投影屏幕的增益。上述按照本发明进行的各点，可以相互独立或同时并以任何组合进行，至于采用怎样的方法，它常取决于可控性最小的变量。
例如，在例如由于微球库存已经存在的缘故微球折射率已经预定的情况下，本发明可用于决定采用怎样的屏幕结构来获得所需的增益(或观看角)和透射率性能。在具体增益或增益范围预定的情况下，本发明可用于选择一种或多种微球折射率和/或决定屏幕结构。在屏幕结构已经设定的情况下，本发明可用于选择一种或多种微球折射率以获得所需的增益(或观看角)和透射率性能。
尽管本发明用于形成带有折射率不同的两种或多种微球的背投影屏幕，但是双微球背投影屏幕的情况特别能说明问题。因此，在不丧失一般性的情况下，下面的叙述将提供双微球背投影屏幕的例子来说明本发明，因为相信本发明其它多微球背投影屏幕结构都体现了这相同的或相似的方面。
图1显示一部分微球背投影屏幕100，它包括一层部分嵌入光吸收材料120并露出微球背面的微球110。微球110和光吸收材料120放置在透光基片130上。微球110嵌入光吸收材料120从而使微球的正面部分与基片130接触或接近接触。接触区或接近接触区140构成小孔，当投影仪或其它合适的显示设备产生的光线或图像照明背投影屏幕的背面(即屏幕的露出微球一面)时，所述小孔使光线透过屏幕。
除了图1显示的各个元件以外，还可任选地形成其它层、涂层或元件。例如，可使用透光材料在微球露出表面上形成外涂层(该外涂层未示于图1)。一层更厚的或更刚性的基片可例如层叠在屏幕的正面以提供机械支承。在屏幕的正面可提供抗反射涂层、无光泽修饰等。可在屏幕基片或其它层中掺入漫射颗粒以降低斑点、提供无光泽的外观等。根据需要，在屏幕的正面或背面还可提供各种光学薄膜、偏振层、延迟层、补偿层、透镜、光处理即亮度增强膜等。合适的微球背投影屏幕结构还可参见例如美国专利6,204,971、6,172,814和5,563,738以及专利国际申请WO 99/50710和98/45753。
本发明提供的微球背投影屏幕包括至少两种不同折射率(图1中用n1和n2表示)的微球。不同折射率的微球基本均匀地分散在微球层中。基本均匀地分散微球使得在屏幕的有效区域内各种微球的光学效果平均化。若微球具有相同尺寸并且折射率相当接近(在某些情况下相差例如20-30％)，含多种微球屏幕的功能与含单种微球屏幕的功能基本相同，该单种微球的折射率大致等于多种微球屏幕使用的各种微球的折射率的加权平均值。即有效的微球折射率N有效可由下式算得 其中，J是微球类型的总数，nj是第j种微球的折射率，wj是第j种微球在微球混合物中的分数，所有的wj之和为1。
例如，在图1所示的结构中，假定各种微球的填充密度相同，则以1∶2的比例均匀分散1.5折射率的微球和1.65折射率的微球可制得这样一种屏幕，其功能与单种1.6折射率微球的屏幕相同。因此，通过以不同的比例混合不同种的微球，可调节屏幕的性能特性。从而与单种微球屏幕的结构相比，这可更容易地在宽范围内调节屏幕的性能因子。
适用于本发明屏幕的微球包括透射可见光的玻璃微球(市售产品具有各种折射率)或由其它材料制得的微球，如聚合物微球。合适微球的尺寸其直径通常约为10-2000微米，尽管对于特殊的用途可较好采用更小或更大的微球。当混合两种或多种不同类型的微球(例如具有不同折射率的微球)时，可能会要求不同类型的微球具有相同的尺寸和/或密度以便更均匀地混合和分散。合适的微球折射率取决于用途，它可位于约1.3-3.2的范围内，较好位于约1.3-2.5的范围内。玻璃微球(例如美国专利6,204,971所述的微球)特别适合作为本发明微球。
回头再看图1，光吸收层120可起许多作用，包括通过吸收大量环境光而提高屏幕的对比度，从而减少眩光或其它会影响对比度的反射。这种光吸收层还可起支承微球、限定微球出射小孔、和控制光透过微球间空隙的作用。较好的是，构成光吸收层的材料具有足够高的不透明性，从而减少或消除透过间隙区域的光线并吸收大量的环境光。另外，根据屏幕结构，部分光吸收层材料会处于微球的小孔部分和基片之间。在这些情况下，光吸收层该部分的厚度和/或光吸收层材料的吸收系数应足够低，以便透射足够多的光线。
光吸收层可由各种材料制成。材料的选择较好能与微球形成合适的粘性粘结并且如上所述具有足够的不透明性。较好的作为光吸收层的材料有可接纳着色剂(如染料、颜料或炭黑)的聚合物材料。较好的是，使用黑色着色剂。它还可以是炭黑、黑色染料、不透明颗粒或无机颗粒的粉末涂层，或者将这种颗粒分散在聚合物粘合剂材料中。
光吸收层较好能例如涂覆在基片上，并且在微球置于该涂层上随后压入该光吸收层以前保持柔软。一种较好的这种材料是带有炭黑以产生不透明性的丙烯酸酯。可使用各种热塑性或热固性聚合物，尤其是可热固化或紫外光固化的聚合物。
再来看图1，基片130可以是基本透射可见光的任何材料。发现合适的材料有聚合物材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯。尽管聚合物材料具有重量轻和挠性的优点，但是也可使用玻璃。还要求在可见光波长范围内基片和光吸收层之间具有小的折射率差。还可加工基片使之在一个或两个表面上或其本体中包括光学漫射剂。
基片130可以由单层单种材料制成，或者可包括多层和/或多种材料。例如，基片130可包括在吸收层界面上的一透明材料薄层(例如专利国际申请WO99/50710公开的透明层)，以便容纳部分嵌入该光吸收层的微球。
如图1所示的微球背投影屏幕可如下制得将一层光吸收材料涂覆在合适的基片上，将至少两种不同折射率微球的基本均匀分散的混合物沉积在光吸收材料上构成一层，并将此微球层嵌埋在光吸收层中，除去过量的微球，任选地在微球的露出部分上形成外涂层。为获得两种微球均匀分散的混合物，较好是这两种微球具有相同的尺寸(或者至少具有部分重叠的尺寸范围)，并且这两种微球的密度足够接近(例如相差25％以内)。对于许多双微球体系，当使用相同材料制成的微球(例如两种不同的玻璃微球或两种不同的聚合物微球等)并且当两种微球的折射率差相对较小时(例如，折射率差为1或更小，较好为0.7或更小，更好为0.5或更小，优选为0.3或更小)时，通常能满足所述密度参数的要求。可以用各种方法，例如美国专利6,204,971所述的方法，混合并分散微球。
在决定使用怎样的微球和/或制造怎样的屏幕结构时，有用的方法是先模拟仅包括一种微球的模型微球屏幕结构的性能。本发明欲计算各种单微球屏幕结构的透射率与微球折射率的关系，并使用计算结果来决定适合获得所需性能特性的双微球屏幕结构(或其它多微球屏幕结构)。
图2显示一种单微球模型屏幕结构200。模型屏幕结构200包括用于如本发明所述计算所需屏幕增益和透射率的各基本元件。这些元件包括一层微球210，它部分嵌入置于基片230上的光吸收层220，以及一层任选的涂覆在微球露出的背面部分的外涂层240。光线I由屏幕背面入射，射入微球，并可透射至位于屏幕正面的观看者位置250。
对于给出的模型结构，尤其是给出的微球折射率、微球填充密度、吸收层的折射率、光吸收层的光学密度(或吸收系数)、基片的折射率、直接位于微球和基片之间的吸收层厚度t(或者相反，在微球与基片接触的情况下，微球伸人基片中的程度)、以及外涂层(如有的话)的折射率，借助简单的光线追踪技术可算得屏幕性能特性。可算出的屏幕性能特性包括，在特定观察角的增益、在特定观察角的透射率可观察的总角度范围等等。光线追踪的模拟结果与任选的外涂层的厚度和基片的厚度关系不大。
参见图2。可借助光线追踪模拟单层微球屏幕结构，使用的光线是均匀间隔的法向入射的光线集合，形成光束B，该光束的宽度覆盖一个微球的直径，并且聚集在该微球上。追踪每束光线B，通过计算出射微球进入基片230的光线汇集的亮度来确定透射率。将光线I视为光束中一根光线的一个例子，I1表示在任选的外涂层中该光线的强度，I2表示在在微球中该光线的强度，I3表示在基片中该光线的强度，I4表示透射至观察位置的该光线的强度。在模型计算透射率时，最方便的计算透射率的方法是计算从微球出射并进入基片的总光线强度。因此，对于光束B中所有的入射光线I，透射率T可如下算得
T=ΣI3ΣBI]]>用这种方式计算模型屏幕结构的透射率无需考虑基片中的内反射。由于模型计算是在单一微球上进行的，因此消除了微球填充密度对总透射率的影响。这可直接比较不同的屏幕结构而无需考虑微球填充密度。因此，算得的透射率有时也称为相对透射率。
图3(a)给出了相对透射率与微球折射率的关系，它是由单微球屏幕结构(例如图2所示的结构)模拟而得的，其中任选的外涂层的折射率为1(相当于空气外涂层或更确切地说该屏幕无任选的外涂层)。微球的直径设定在60微米，折射率在1.4-2.8之间。光吸收层的折射率设定在1.51，光吸收层的折射率设定在25微米，光吸收层的吸收系数设定在0.5μm-1。微球和基片之间的厚度t设定在0.1微米，基片的折射率设定在1.51(等于光吸收层的折射率)。对于在1.4-2.8折射率范围内折射率每隔0.025的各个微球，确定覆盖单一微球直径的法向入射光线的光束的透射率。法向入射光线是与屏幕平面垂直入射的光线。结果示于图3(a)。
如图3(a)所示，对于一具体的单种微球屏幕结构，具有一个相应于最大透射率(标为T最大，也称为最大理论透射率)的微球折射率。获得T最大的微球折射率标为NT。
虽然图3(a)的曲线表示采用相同折射率微球的模型微球屏幕结构的性能，但本发明要制造的微球背投影屏幕包括两种或多种不同折射率微球的均匀分散体。但是，单一微球模型屏幕结构及其算得的透射率对微球折射率曲线可以用于本发明来决定选用的多种微球的折射率范围。例如，图3(a)给出了所述屏幕结构的最大理论透射率T最大以及90％最大透射率0.9T最大。90％最大透射率限定一个微球折射率范围，由Na至Nb(包括两个端值)。可选用两种或多种折射率在该范围内的微球，并且可将其以各种比例混合，形成增益可根据各种微球的比例进行调节的微球背投影屏幕的微球层。对于双微球屏幕，例如增益可在仅具有第一种微球(即使用高第一种微球与第二种微球比例的微球混合物)的屏幕预期的增益至仅具有第二种微球(即使用低第一种微球与第二种微球比例的微球混合物)的屏幕的预期增益的范围内调节。另外，由于选用每一种微球使之各自产生至少90％最大理论透射率，因此，可在多微球型屏幕结构中保持相对高的透射率。本发明人还发现，对于在指定范围内选用的微球，增益对微球混合比具有接近线性的关系。因此，可以相当高的准确度预测多微球型屏幕的增益，从而可预定微球折射率、微球混合比和屏幕结构，产生所需的增益。
对于给定的屏幕结构，可产生如图3(a)所示的模型单微球透射曲线。随后可使用这些曲线选择可混合微球的折射率，从而可调节形成的双微球(或其它多微球)屏幕的增益。例如，为保持高透射率并且获得对高增益的可调性，较好选择为NT或接近NT(例如nT在nT±0.05的范围内)的第一微球折射率(在一个说明性的实例中为NT或更大)，并选择足够小于第一微球折射率的第二微球折射率从而在有意义的范围内调节增益，但是该第二微球折射率仍等于或大于Na(小折射率可产生大增益)以保持充分的透射率。还可采用其它方法，例如选择折射率为Na和Nb或接近Na和Nb以便形成宽的可调增益范围同时保持高的透射率。
尽管本发明可以选用一种或多种折射率微球来混合微球以调节增益并保持透射率，但是本发明还可以就一种或多种具体的微球折射率或微球折射率范围预定屏幕结构。例如，屏幕制造厂家可能会仅具有几种不同微球的库存，各种微球具有不同的折射率。在这种情况下，微球折射率的挑选余地受到限制。本发明要调节或改进屏幕结构，从而预定的或预先选用的微球折射率能满足改性屏幕结构的Na至Nb(包括两个端值)的范围。作为例子，图3(b)显示一系列透射曲线311、312、313、314、315、316、317、318、319、320，每根曲线与图3(a)所示的曲线相似。图3(b)的曲线是使用与形成图3(a)曲线相似的屏幕结构获得的，但是外涂层的折射率由1.0(空气)改成1.6。具体地说，曲线311是用1.0折射率的外涂层形成的，曲线312是用1.1折射率的外涂层形成的，曲线313是用1.2折射率的外涂层形成的，曲线314是用1.3折射率的外涂层形成的，曲线315是用1.35折射率的外涂层形成的，曲线316是用1.4折射率的外涂层形成的，曲线317是用1.45折射率的外涂层形成的，曲线318是用1.5折射率的外涂层形成的，曲线319是用1.55折射率的外涂层形成的，曲线320是用1.6折射率的外涂层形成的。
图3(b)表明改变外涂层的折射率可改变透射率曲线的峰值。通过改变透射率曲线的峰值，可扩展合适的微球折射率(例如Na至Nb)的范围。这提高了将预定的微球折射率落入能保持足够高的透射率并能得到预定的增益调节性的微球折射率范围内的可能性。
通过调节微球和基片之间的光吸收层厚度t和/或调节光吸收层材料的光学密度和/或在光吸收层、基片、任选的外涂层或在另外一层中的一层或多层中加入光漫射剂，可进一步细调透射率曲线的峰值位置。事实上，可采用会导致有效微球出射小孔发生变化的任何屏幕结构的调节手段来改变透射率峰值相对于微球折射率的位置。例如，在微球与基片不发生接触从而在微球与基片之间存在某种光吸收材料的结构中，具有高光学密度的光吸收材料会使有效出射小孔变小。这导致最大透射率减小、透射峰变窄、并且透射峰向高微球折射率方向稍许位移。在微球全部突出光吸收层的结构中，其突起的程度将直接影响出射小孔。本发明还存在并包括其它改进的可能性。
本发明不限于上述的具体例子，应理解本发明包括所附权利要求书限定的所有范围。在阅读了本说明书涉及的本发明以后，本发明的各种改进、等同方法以及适用于本发明的各种结构对本领域的普通技术人员是显而易见的。
在本文中上面引用的各种专利、专利文献和出版物犹如其全文摘录的那样引为参考。
权利要求
1.一种微球背投影屏幕的制备方法，它包括决定模型单微球屏幕的结构，所述结构包括透射可见光的基片；置于该基片上的可见光吸收材料；一层部分嵌入所述可见光吸收材料中并且露出一面的微球；以及任选的置于所述微球露出表面上的外涂层；计算该模型屏幕结构的透射率与微球折射率的关系，从而确定最大理论透射率；决定微球折射率的范围，使得该范围内的任何折射率作为微球折射率用于所述模型屏幕结构中时，均能使算得的屏幕透射率为理论最大透射率的约90％或更高；在所决定的范围内挑选具有第一折射率的第一种微球；在所决定的范围内挑选具有第二折射率的第二种微球，所述第二折射率不同于所述第一折射率；混合并分散一定比例的第一种微球和第二种微球，形成基本均匀的第一种微球和第二种微球的分散层用于其结构与所述模型屏幕结构在功能上一致的微球背投影屏幕。
2.如权利要求1所述的方法，它还包括选择具有第三折射率的第三种微球，所述第三折射率不同于所述第一折射率和第二折射率，所述混合和分散步骤还包括混合并分散一定比例的第一种微球、第二种微球和第三种微球。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种微球和第二种微球具有大致相同的平均直径。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种微球和第二种微球的平均直径约为50-100微米。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种微球和第二种微球的平均密度在25％以内。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种微球和第二种微球包括玻璃微球。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种微球和第二种微球包括聚合物微球。
8.一种微球背投影屏幕的制造方法，它包括提供具有第一折射率的许多第一种微球；提供具有第二折射率的许多第二种微球，所述第二折射率不同于所述第一折射率；决定单微球模型屏幕的结构，所述结构包括透射可见光的基片，置于所述基片上的可见光吸收材料；一层部分嵌入所述可见光吸收材料中并露出一面的微球；和任选的置于所述微球露出面上的外涂层；对于给定的微球折射率所述模型屏幕结构具有最大理论透射率，决定模型屏幕结构从而当具有第一折射率的微球和具有第二折射率的微球作为微球层时，形成的屏幕的理论透射率是所述理论最大透射率的约90％或更高；以一定的比例混合并分散第一种微球和第二种微球，形成基本均匀的第一种微球和第二种微球的混合层用于与模型屏幕结构基本相同的微球背投影屏幕。
9.如权利要求8所述的方法，它还包括提供具有第三折射率的许多第三种微球，所述第三折射率不同于所述第一折射率和第二折射率，所述混合和分散步骤还包括混合并分散一定比例的含所述许多第三种微球的微球。
10.一种背投影屏幕，它包括微球屏幕结构，所述屏幕结构包括透射可见光的基片，置于该基片上的可见光吸收材料，和一层嵌入该可见光吸收材料中并露出一部分的微球层；所述微球屏幕结构具有一个最大理论透射率，获得最大透射率的微球折射率用nT表示，所述微球层包括许多具有第一折射率的第一种微球和许多具有第二折射率的第二种微球，所述第一折射率在nT±0.05，包括两个端值，的范围内，所述第二折射率不同于所述第一折射率。
11.如权利要求10所述的背投影屏幕，其特征在于所述屏幕结构还包括置于所述微球层露出部分上的外涂层。
12.如权利要求10所述的背投影屏幕，其特征在于所述第二折射率小于所述第一折射率。
13.如权利要求10所述的背投影屏幕，其特征在于所述第二折射率大于所述第一折射率。
14.如权利要求10所述的背投影屏幕，其特征在于所述微球层还包括具有第三折射率的许多第三种微球，所述第三折射率不同于所述第一折射率和第二折射率。
15.一种背投影屏幕，它包括微球屏幕结构，所述结构包括透射可见光的基片，置于该基片上的可见光吸收材料，和一层嵌入该可见光吸收材料中并露出一部分的微球层；所述微球屏幕结构具有一个最大理论透射率，nT表示获得最大理论透射率的微球折射率，na至nb限定的微球折射率范围包括nT和能使算得的透射率为所述最大理论透射率的约90％或更高的所有其它折射率，所述微球层包括许多折射率约为na的第一种微球和许多折射率约为nb的第二种微球。
16.一种背投影屏幕，它包括透射可见光的基片；置于该基片上的可见光吸收材料；和一层部分嵌入该可见光吸收材料中且微球外露于空气界面的微球层，所述微球层基本由折射率约为1.65的微球和折射率约为1.5的微球的均匀分散体组成。
17.如权利要求16所述的背投影屏幕，其特征在于所述背投影屏幕的增益相当于具有相同结构但是微球层仅包括单一微球的理论屏幕的增益，所述单一微球的折射率约等于(1.65a+1.5b)/(a+b)，其中a∶b是1.65折射率微球与1.5折射率微球之比。
全文摘要
本发明提供一种微球背投影屏幕(100)，通过使用两种或多种具有不同折射率的微球(110)的混合物并改变该混合物可调节该屏幕的性能特征，例如增益和观看角。本发明还提供挑选微球(110)和屏幕结构的方法，从而在整个可调节范围内保持足够高的屏幕(100)的透射率。
文档编号G03B21/62GK1549952SQ02817153
公开日2004年11月24日 申请日期2002年6月6日 优先权日2001年9月4日
发明者T·A·巴连, R·S·莫什雷夫扎德, T A 巴连, 莫什雷夫扎德 申请人:3M创新有限公司